Пульсационный насосный агрегат

Пульсационный насосный агрегат

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

Г.„

ОП ИСА НИ Е

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

Союз Советских

769086

Социалистических

Республик (61) Дополнительное к авт. свид-ву— (22) Заявлено 09.11.78 (21) 2684200/25-06 с присоединением заявки— (23) Приоритет— (51) М.Кл F 04 В 4?/00

F 15 В 9/02

Государственный комитет по делам изобретений н открытий (53) УДК 621.651 (088.8) (43) Опубликовано 07.10.80. Бюллетень № 37 (45) Дата опубликования описания 28.10.80 (72) Авторы изобретения

Г. И. Неудачин, В. И. Пилипец и П. Д. Клименко (71) Заявитель

Донецкий ордена Трудового Красного Знамени политехнический институт

НАСОСНЫЙ АГРЕГАТ (54) ПУЛ ЬСАЦИ ОН Н Ь1 Й

Изобретение относится к насосостроению и может быть использовано при геологоразведочных работах для промьгвки буровых скважин с использованием подземных вод в условиях поглощения:промывочной жидкости .

Известен погружной насосный агрегат, двигатель которого выполнен с распреде- лительными клапанами, управляемыми поршнем при его реверсировании путем" ме- i0 ханического воздействия. Клапаны двигателя расположены в крышках его цилиндров, имеющих отверстия для прохода рабочего агента и установки толкателей (1).

Недостаток указанного насосного агре- 15 гата состоит,в невозможности согласования работы распределителя рабочего агента в двигателе с процессами нагнетания и всасывания жид кости в рабочей полости насоса, т. е. при нормально работающем по- 0 гружном двигателе может .не работать насосная часть агрегата, а контроль за их работой с поверхности затруднен.

Известен также погружной пульсационный насосный агрегат для промьгвки буро----вых скважин, содержащий погружной распределительный механизм двигателя с

I впускным и выпускным клапанами связанный посредством тяги с его поршнем, расположенным в цилиндре, и насос. Седла з0 распределительных клапанов выполнены в крышке цилиндра двигателя и соединены общей тягой,,на которой размещечы пружины, предназначенные для переброски клапанов при переходе их через мертвое положение (2j.

Недостаток описанного погружного насосного агрегата состоит в том, что рабочии цикл распределителя сжатого воздуха не связан с процессами нагнетания и всасывания жидкости в рабочей полости,насоса, так как давление рабочего .. агента (воздуха) формируется в распределителе, а не в рабочей полости насоса. В связи с этим давление воздуха может оказаться недостаточным для нагнетания жидкости на забой скважины, что неизбежно вызовет зашламовывание скважины и прижог ,породоразрушающего инструмейта. Кон,струкция пневматического распределителя сложна, так как имеющие большую длин внутренние поверхности цилиндров распределителя и насоса, а также тягу. (шток) необходимо обрабатывать с высокой степенью точности. Кроме того, для привода пневматического распределителя требуется большой расход сжатого, воздуха, так,как последний расходуется в течение всего рабочего цикла механизма, в течение одной половины рабочего цикла воздух расхо7690865

1О

30

40 со стороны нижней полости насоса. Как только при своем движении вниз шари ки-45

50,55

60 дуется для возвращения йорШйевой группы распределителя в исходное верхнее положение (нагнетание жидкостй в акважину не происходит), а в течение второй половины ра,бочего цикла механизма воздух расходуе-.ся для нагнетания жидкости .в скважину.

Целью настоящего изобретения является упрощение конструкции и повышение надежности путем согласования .работы распределителя с процессами нагнетания и всасывания промывочной жидкости в рабочей полости насоса.

Это достигается тем, что распределительный механизМ имеет дополнительный

"пбплавкбвый клапан, установленный с возможностью осевого перемещения относи-, тельно тяги и расположенный над поршнем, причем последний со стороны верхнего торца снабжен седлом для взаимодействия с упомянутым поплавковым клапаном и сквозными осевыми отверстиями, а со стороны нижнего торца — подпрун инен.

На фиг. 1 изображен продольный разрез пульсационного погружного насосного агрегата с положением деталей узла распределительного механизма в верхнем крайнем положении (при нагнетании жидкости из рабочей полости насоса в скважину);,на фиг. 2 — то же, детали узла распределительного механизма в нижнем положении (при"-всасывании жидкости из затрубного пространства скважины).

Описываемый погружной пульсационный насосный агрегат (фиг. 1) состоит из корпуса 1, соединенного своей " верхней частью со втулкой 2, а нижней — с цилиндром 8, выполненным с отверстиями для " размещения всасывающего клапана 4 и нагнетательното клайана 5 опирающегося на пружину б. В центральном канале втулки 2 расположен затвор 7, опирающийся на пружину 8, спусковой золотник 9 и шарики-фиксаторы 10. В центральном канале затвора 7 размещен xB0cTQBHK И выйicK ного клапана 12 и пружина 18. Втулка 2 верхней частью соединена посредством патрубка 14 с клапанной коробкой 15, имеющей каналы i16 и 17 для прохода сжатого воздуха и размещейия тол кателей 18, соединенных с впускным клапаном 19. Клапанная коробка 15 верхней частью соед инена с переходником 20. В спусковом золотнике 9 размещена тяга 21, соединенная жестко с поршнем 22, который со стороны своего верхнего торца снабжен седлом 28 для взаимодействия " с дополнительным поплаиковым клапаном 24 описанного выше расйределйтельного механизма двигателя с впускным,19 и выпускным 12 клапанами, и сквозными осевыми отверстиями 25, а со стороны нижнего торца — подпружинен пружиной 26.Упомянутый дополнительный поплавковый клапан i24 установлен с возможностью осевого перемещения относительно тяги 21 и расположен над поршнем 22.

Пульс@ционный насосный агрегат опускается в скважину, вместе с буровым снарядом с таким расчетом, чтобы он стал ниже уровня столба жидкости в скважине.

При этом жидкость через клапан 4 заполнит внутреннюю полость корпуса насоса 1 и может подняться в бурильные трубы вы ше насоса. Дополнительный поПлавковый клапан 24 займет верхнее положение (фиг. 1), поокольку он легче жидкости. Та ким образом в исходном положении впускной .клапан 19 распределительного механизма двигателя открыт, вы пускной его клапан 12 закрыт (эа счет действия пружины 8), а поплавковый:клапан 24 упирается в спусковой золотник 9.

При подаче сжатого воздуха в бурильные трубы от компрессора, он пройдет через отверстие в переходнике 20, каналы 17 в клапанной коробке 15, зазор между втулкой 2 и затвором 7 в полость, корпуса

1, и начнется вытеснение промывочной жидкости через нагнетательный клапан 5 на забой скважины, Поплавковый клапан

24 бпустится вместе с жидкостью и перекроет . осевые отверстия 25 в поршне 22

Проход воздуха через отверстия 25 прекратится, и в полости насоса начнет повышаться давление. Под давлением сжатого воздуха поршень 22 опустится вместе с тягой 21, спусковым золотником 9, затвором 7 и шариками-фиксаторами 10. Ход поршня 22 и затвора 7 вниз вызовет сжатие пружин 26 и 8, при этом клапаны li2 и 19 будут сохранять верхнее положение за счет давления сжатого воздуха на клапан 12 снизу, т. е. фиксаторы 10 дойдут до нижней расточкн втулки 2, они уйдут в эту расточку и освободят спусковой золотник 9, который под воздействием тяги 21 переместится вниз до упора в нижние буртики затвора 7 (фиг.

2). Ход затвора 7 вниз под,воздействием поршня 22 будет продолжаться до момента, пока он своими верхними внутренними буртиками не захватит и не сожмет клапанную пружину 18. Когда сила сжатия пружины .18 станет болыие суммарного давления сжатого воздуха на клапан 12, произойдет перестановка клапанов 12 и 19 распределительного механизма двигателя в нижнее положение. Впускной клапан 19 закроется и прекратит доступ воздуха в полость насоса, а выпускной .клапан 12 откроется и соединит полость насоса, через выпускное окно,lб, сйтмосферой. Давление в полости насоса снизится .и станет равным атмосферному и она будет заполняться жидкостью из скважины через всасывающий клапан 4 за счет гидростатического

55 давления столба жидкости в скважине.

769086

Пружина 2б разожмется и вернет поршень 22 и тягу 21 в исходное верхнее положение, а поплавковый клапан 24 всплывег вместе с заполняющей внутреннюю полость насоса жидкостью, упрется в нижний торец спускового золотника 9 и;сдвинет его вверх, пока кольцевая проточка совместится с -" тариками. фиксаторами 10, последние заскочат в эту проточку и освободят затвор

7, который под действием сжатой пружины 10

8 переместится вверх в .исходное положение. При движении вверх затвор 7 переставит клапана 12, 19 и толкатели 18 в исходное верхнее положение. Клапан 12 перекроет выпускной, канал 1б, а клапан 19 15 откроет впуакные каналы 17. Таким образом завершится рабочий цикл пульсационного погружного насосного агрегата и будет обеспечено согласование работы распределителя сжатого воздуха с процессом на- 20 гнетания и всасывания промывочной жидкости в рабочей полости насоса за счет установления прямой зависимости давления сжатого воздуха от гидравлических сопротивлений в буровом снаряде, на забое 25 скважины и в затрубном пространстве, а также достигнута возможность .контроля интенсивности промывки скважины с поверхности по расходу сжатого воздуха. В случае прекращения циркуляции жидкости ЗО в скважине, прекращает работу двигатель пульсационного насосного агрегата, что вызовет резкое повышение давления сжатого воздуха в рабочем подводящем трубопроводе. Таким образом, состояние промывки SG скважины может оцениваться бурильщихом по показаниям приборов, измеряющих расход и давление сжатого воздуха; обеспечивается уменьшение расхода сжатого воздуха, TBIK ка!к воздух расходуется толь- 4О ко в течение половины рабочего цикла распределительного механизма при нагнетании жидкости .насосом в скважину, а во второй половине рабочего цикла доступ сжатого воздуха в полость насоса прекращается. Упрощается конструкция агрегата и технологичность изготовления его узлов, так KGIK устройство не требует сложной механической обработки внутренней поверхности корпуса, в связи с чем доступно увеличение объема нагнетательной полости насоса, а значит и его производительности.

Формула изобретения

Пульса ционный насосный агрегат для промывки буровых скважин, содержащий погружной распределительный механизм двигателя с впускным и выпускным клапанами, связанный посредством тяги с его поршнем, расположенным в цилиндре, и насос, отличающийся тем, что, с целью упрощения конструкции и повышения надежности путем согласования работы распределителя с процессами;нагнетания и всасывания промывочной жидкости,в рабочей полости насоса, распределительный механизм имеет дополнительный поплавковый,клапан, установленный с возможностью осевого перемещения относительно тяги и расположенный над поршнем, причем последний со стороны:верхнего торца снабжен седлом для взаимодействия с уломянутым поплавковым клапаном и сквозными осевыми отверстиями, а со стороны нижнего торца — подпружинен.

Источники иноформации, принятые во внимание при экспертизе:

1. Авторское свидетельство СССР № 2 67282, кл F 15 В 9/02, 1968.

2. Саламатов М. И. и др, «Совершенствование техники и технологии разведочного колонкового бурения», М., «Недра», 1968, с. 95. рис. 28.

769086

19

/б

/Х !

2 б !!

И д

/3

2! г

/д !

7 и

/О

9

70

У

/д

21

2б

Z3

22

5 б

22

2б

0 б

Puz./ ---Фпг. 2

Составитель Э. Гинзбург

Техред О. Павлова"

Редактор Н. Тимоиииа

Корректор С. Файн Тип. Харьк, фил. пред. «Патент»

Заказ 1301/1294 Изд. № 482 Тираж 729 Подписное

11ПО «Поиск» Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035; Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5